KR102188566B1 - Superconducting wire material substrate, production method therefor, and superconducting wire material - Google Patents
Superconducting wire material substrate, production method therefor, and superconducting wire material Download PDFInfo
- Publication number
- KR102188566B1 KR102188566B1 KR1020167002576A KR20167002576A KR102188566B1 KR 102188566 B1 KR102188566 B1 KR 102188566B1 KR 1020167002576 A KR1020167002576 A KR 1020167002576A KR 20167002576 A KR20167002576 A KR 20167002576A KR 102188566 B1 KR102188566 B1 KR 102188566B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- superconducting wire
- metal layer
- layer
- crystal
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 103
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 170
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 169
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 90
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 172
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 46
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 42
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 31
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 20
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 27
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 25
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 14
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 12
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 10
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 9
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);disulfamate Chemical compound [Ni+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-2-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)C(CN1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)=O OHVLMTFVQDZYHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 WZFUQSJFWNHZHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IHCCLXNEEPMSIO-UHFFFAOYSA-N 2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperidin-1-yl]-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C1CCN(CC1)CC(=O)N1CC2=C(CC1)NN=N2 IHCCLXNEEPMSIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007735 ion beam assisted deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052743 krypton Inorganic materials 0.000 description 1
- DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N krypton atom Chemical compound [Kr] DNNSSWSSYDEUBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002907 paramagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021521 yttrium barium copper oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0576—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
-
- H01L39/2454—
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
- C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/01—Alloys based on copper with aluminium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/02—Alloys based on copper with tin as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/04—Alloys based on copper with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
- C22C9/06—Alloys based on copper with nickel or cobalt as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/08—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/10—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of nickel or cobalt or alloys based thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
- H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
- H01B12/06—Films or wires on bases or cores
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/0026—Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
-
- H01L39/126—
-
- H01L39/2461—
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0576—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers characterised by the substrate
- H10N60/0632—Intermediate layers, e.g. for growth control
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/80—Constructional details
- H10N60/85—Superconducting active materials
- H10N60/855—Ceramic superconductors
- H10N60/857—Ceramic superconductors comprising copper oxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
우수한 초전도 특성을 갖는 초전도 선재를 제조하기 위한 초전도 선재용 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 최표층의 금속의 결정 배향이 c축 배향률 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하인 초전도 선재용 기판.An object of the present invention is to provide a substrate for a superconducting wire for manufacturing a superconducting wire having excellent superconducting properties and a method of manufacturing the same. Superconductivity in which the crystal orientation of the metal of the outermost layer is 99% or more in the c-axis orientation rate, ΔΦ is 6° or less, and the ratio of the area whose crystal orientation deviates by 6° or more from (001)[100] is 6% or less per unit area. Substrate for wire rod.
Description
본 발명은 초전도 선재용 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 초전도 선재용 기판을 이용한 초전도 선재에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate for a superconducting wire and a method of manufacturing the same. Further, it relates to a superconducting wire material using a substrate for a superconducting wire material.
초전도 선재는 금속 기판 상에, 또는 금속 기판 상에 단층 또는 복층의 산화 세륨(CeO2), 지르코니아 첨가 산화 이트륨(YSZ), 산화 이트륨(Y2O3) 등의 산화물층 등으로 이루어지는 중간층을 적층한 베이스재(基材) 상에 초전도층(RE123막, RE: Y, Gd, Ho 등)을 적층함으로써 제조한다.Superconducting wire is laminated on a metal substrate or an intermediate layer made of an oxide layer such as single or multiple layers of cerium oxide (CeO 2 ), zirconia-added yttrium oxide (YSZ), and yttrium oxide (Y 2 O 3 ). It is manufactured by laminating a superconducting layer (RE123 film, RE: Y, Gd, Ho, etc.) on one base material.
결정 배향된 초전도층을 얻기 위한 기술로서, 하스텔로이 등의 무배향 금속 기판 상에 배향 중간층을 성막함으로써 초전도층에 결정 배향을 계승시키는 이온 어시스트 빔 성막법(IBAD법)이나, 2축 결정 배향된 금속 기판을 이용함으로써 중간층, 초전도층과 결정 배향을 계승시켜 성막하는 방법(RABiTS법 등)이 알려져 있다. 성막 속도 등 장래의 생산 효율을 고려한 경우 후자의 방법이 유리하지만, 초전도 특성을 향상시키려면 금속 기판을 고도로 2축 결정 배향시키는 것이 필요하다. 여기서, 금속 기판의 결정 배향성은 예를 들어 기판의 최표층의 c축 배향률이나 ΔΦ의 값에 따라 평가되고 있다.As a technology for obtaining a crystal-oriented superconducting layer, the ion assisted beam film formation method (IBAD method) in which the crystal orientation is inherited to the superconducting layer by forming an oriented intermediate layer on an unoriented metal substrate such as Hastelloy, or a biaxial crystal oriented A method of forming a film by inheriting an intermediate layer, a superconducting layer, and a crystal orientation by using a metal substrate (RABiTS method, etc.) is known. The latter method is advantageous when future production efficiency such as film formation speed is considered, but it is necessary to highly biaxially crystalline the metal substrate to improve superconducting properties. Here, the crystal orientation of the metal substrate is evaluated according to, for example, the c-axis orientation rate of the outermost layer of the substrate or the value of ΔΦ.
이러한 금속 기판(초전도 선재용 기판)으로서, 스텐레스 기판 상에 결정 배향된 구리를 적층시키고 그 위에 추가로 니켈을 적층시킨 기판이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 금속층과, 상기 금속층의 적어도 한쪽 면에 접합된 구리층으로 이루어지고, 상기 구리층은 ΔΦ가 ΔΦ≤6°인 {100}<001> 입방체 집합 조직을 갖는 에피택셜 박막 형성용의 클래드 배향 금속 기판이 개시되어 있다.As such a metal substrate (substrate for a superconducting wire), a substrate in which crystal-oriented copper is laminated on a stainless steel substrate and nickel is further laminated thereon is known. For example,
또한, 특허문헌 2에는 비자성 금속판과, 고압하율로 냉간 압연된 Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어지는 금속박을 표면 활성화 접합으로 적층하고, 적층 후 열처리에 의해 상기 금속박을 2축 결정 배향시킨 후, 상기 금속박측 표면에 Ni 혹은 Ni 합금의 에피택셜 성장막을 부여시키는 초전도 선재용 금속 기판의 제조 방법이 개시되어 있고, 이 방법으로 얻어지는 금속 기판은 최표층의 Ni 도금층의 결정 배향률이나 ΔΦ가 개선된 것이 기재되어 있다.In addition, in
또한, 특허문헌 3에는 구리박의 표면을 스퍼터 에칭하여 표면의 흡착물을 제거하는 공정과, 비자성 금속판의 표면을 스퍼터 에칭하여 표면의 흡착물을 제거하는 공정과, 상기 구리박과 상기 금속판을 압연 롤에 의해 300MPa~1500MPa의 가압으로 접합하는 공정과, 상기 접합한 적층체를 구리의 결정 배향 온도 이상의 온도로 가열하여 상기 구리를 결정 배향시키는 공정과, 상기 적층체의 구리측 표면 상에 보호층을 코팅하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 초전도 선재용 금속 기판의 제조 방법이 기재되어 있고, 이 방법으로 얻어지는 금속 기판은 구리박 및 Ni 도금층의 c축 배향률 및 ΔΦ가 개선된 것이 기재되어 있다.In addition,
상기와 같이 종래의 초전도 선재용 기판은 2축 결정 배향된 금속 기판의 최표층의 c축 배향률이나 ΔΦ의 값을 특정의 값으로 하여 제조되어 있고, c축 배향률이 높으면 높을수록 또한 ΔΦ가 작으면 작을수록 초전도 특성이 좋은 초전도 선재를 얻을 수 있는 것이 알려져 있다.As described above, conventional substrates for superconducting wires are manufactured by setting the c-axis orientation rate or the value of ΔΦ of the outermost layer of the biaxially crystal-oriented metal substrate as a specific value, and the higher the c-axis orientation rate, the more ΔΦ is It is known that the smaller the size is, the better the superconducting wire can be obtained.
그러나, 종래의 초전도 선재에서는 최표층의 금속의 결정 배향이 충분한 c축 배향률 및 ΔΦ를 갖고 있는 금속 기판을 이용한 경우라도 이 기판을 이용하여 얻어지는 초전도 선재의 초전도 특성이 불균일한 경우가 있었다.However, in the conventional superconducting wire, even when a metal substrate having a c-axis orientation rate and ΔΦ having sufficient crystal orientation of the metal of the outermost layer is used, the superconducting properties of the superconducting wire obtained using this substrate may be uneven.
그래서, 본 발명은 우수한 초전도 특성을 갖는 초전도 선재를 제조하기 위한 초전도 선재용 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate for a superconducting wire for manufacturing a superconducting wire having excellent superconducting properties, and a method of manufacturing the same.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 면밀히 검토를 행한 결과, 초전도 선재용 기판의 최표층의 금속의 결정 배향이 특정의 c축 배향률 및 ΔΦ를 가지며, 또한 최표층의 결정 방위가 (001)[100]으로부터 특정의 각도 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 소정의 범위 내로 제어함으로써 초전도 특성이 향상된 초전도 선재를 얻을 수 있게 되는 것을 발견하여 발명을 완성하였다. 즉, 본 발명의 요지는 이하와 같다.As a result of scrutinizing the present inventors in order to solve the above problems, the crystal orientation of the metal in the outermost layer of the substrate for a superconducting wire has a specific c-axis orientation rate and ΔΦ, and the crystal orientation of the outermost layer is (001)[ 100], by controlling the ratio of the area deviating from a specific angle or more within a predetermined range, it was found that it was possible to obtain a superconducting wire with improved superconducting properties, and the invention was completed. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) 최표층의 금속의 결정 배향이 c축 배향률 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적(1㎟)당 6% 이하인 초전도 선재용 기판.(1) The ratio of the area in which the crystal orientation of the metal of the outermost layer is at least 99% c-axis orientation, ΔΦ is 6° or less, and the crystal orientation deviates by 6° or more from (001)[100] is the unit area ( Substrate for superconducting wire with less than 6% per 1㎟).
(2) 최표층이 구리, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어지는, (1)에 기재된 초전도 선재용 기판.(2) The substrate for a superconducting wire according to (1), wherein the outermost layer is made of copper, nickel, or an alloy thereof.
(3) (1) 또는 (2)에 기재된 초전도 선재용 기판의 제조 방법으로서, 열처리에 의해 c축 배향률이 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하인 층을 형성시키는 공정을 포함하는 상기 제조 방법.(3) A method for producing a substrate for a superconducting wire according to (1) or (2), wherein the c-axis orientation ratio is 99% or more by heat treatment, ΔΦ is 6° or less, and the crystal orientation is (001)[100 ] The manufacturing method comprising the step of forming a layer in which the ratio of the area deviating from 6° or more is 6% or less per unit area.
(4) 비자성 금속판과 고압연 금속층을 표면 활성화 접합으로 적층하는 공정과, c축 배향률이 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하가 되도록 고압연 금속층의 열처리를 행하는 공정을 포함하는 초전도 선재용 기판의 제조 방법.(4) The process of laminating the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer by surface activation bonding, and the c-axis orientation rate is 99% or more, ΔΦ is 6° or less, and the crystal orientation is 6° at (001)[100]. A method of manufacturing a substrate for a superconducting wire comprising a step of performing a heat treatment of a high-pressure rolled metal layer so that the ratio of the area deviated from the above is 6% or less per unit area.
(5) 적층 전의 고압연 금속층의 광택도가 45 이하인, (4)에 기재된 제조 방법.(5) The production method according to (4), wherein the glossiness of the high-pressure rolled metal layer before lamination is 45 or less.
(6) (1) 또는 (2)에 기재된 초전도 선재용 기판과, 기판 상에 적층된 중간층과, 중간층 상에 적층된 초전도층을 갖는 초전도 선재.(6) A superconducting wire comprising the substrate for a superconducting wire according to (1) or (2), an intermediate layer stacked on the substrate, and a superconducting layer stacked on the intermediate layer.
본 명세서는 본원의 우선권의 기초인 일본특허출원 2013-183031호의 명세서 및/또는 도면에 기재되는 내용을 포함한다.This specification includes the contents described in the specification and/or drawings of Japanese Patent Application No. 2013-183031 which is the basis of the priority of the present application.
본 발명에 의하면 초전도 선재용 기판의 최표층의 금속의 결정 배향에 대해 c축 배향률을 99% 이상, ΔΦ를 6° 이하로 규정하고, 나아가 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 단위면적당 6% 이하로 규정함으로써 우수한 초전도 특성을 갖는 초전도 선재를 제조하기 위한 기판을 얻을 수 있다.According to the present invention, with respect to the crystal orientation of the metal of the outermost layer of the substrate for a superconducting wire, the c-axis orientation rate is specified to be 99% or more, and ΔΦ is 6° or less, and further, the crystal orientation is 6° or more in (001)[100]. By specifying the ratio of the deviated area to 6% or less per unit area, a substrate for manufacturing a superconducting wire having excellent superconducting properties can be obtained.
도 1은 실시예 2의 기판의 EBSD 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 비교예 1의 기판의 EBSD 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 4와 비교예 3의 초전도 선재의 초전도 특성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing EBSD measurement results of a substrate of Example 2. FIG.
2 is a diagram showing the EBSD measurement results of the substrate of Comparative Example 1. FIG.
3 is a diagram showing superconducting properties of the superconducting wires of Example 4 and Comparative Example 3;
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. 초전도 선재용 기판1. Superconducting wire substrate
본 발명의 초전도 선재용 기판은 최표층의 금속의 결정 배향이 c축 배향률 99% 이상이고, ΔΦ(면내 배향도)가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적(1㎟)당 6% 이하인 것을 특징으로 한다. 여기서, ΔΦ는 면내 배향도를 나타낸다. ΔΦ는 평균값이며, 하나하나의 결정립이 어느 정도 벗어나 있는지는 불명하기 때문에 결정 방위가 (001)[100]에서 특정의 각도 이상 벗어나 있는 면적 비율의 지수로는 되지 않는다.In the substrate for a superconducting wire of the present invention, the crystal orientation of the metal of the outermost layer is 99% or more, the ΔΦ (in-plane orientation) is 6° or less, and the crystal orientation is 6° or more at (001)[100]. It is characterized in that the ratio of the deviated area is less than 6% per unit area (1 ㎟). Here, ΔΦ represents the degree of in-plane orientation. ΔΦ is an average value, and it is not known how far each crystal grain deviates, so it is not an index of the area ratio where the crystal orientation deviates from (001)[100] by more than a specific angle.
본 발명에 있어서 「결정 방위가 (001)[100]에서 ○○° 이상 벗어나 있는 면적의 비율」이란 EBSD법으로 관찰한 경우에 (001)[100]으로부터의 각도 차이가 ○○° 이상인 결정 면적의 비율을 말한다. 여기서, EBSD(Electron Back Scatter Diffraction: 전자 후방 산란 회절)이란 SEM(Scanning Electron Microscope: 주사 전자 현미경) 내에서 시료에 전자선을 조사하였을 때에 발생하는 반사 전자 키쿠치선 회절(키쿠치 패턴)을 이용하여 결정 방위를 해석하는 기술이다. 통상 전자선은 최표층 표면에 조사되고, 이 때 얻어지는 정보는 전자선이 침입하는 수 10nm의 깊이까지의 방위 정보, 즉 최표층의 방위 정보이다.In the present invention, "the ratio of the area in which the crystal orientation deviates from (001)[100] by more than ○○°" is a crystal area in which the angle difference from (001)[100] is greater than or equal to ○○° when observed by the EBSD method Says the ratio of. Here, EBSD (Electron Back Scatter Diffraction) means a crystal orientation using reflected electron Kikuchi ray diffraction (Kikuchi pattern) that occurs when an electron beam is irradiated to a sample in a SEM (Scanning Electron Microscope). It is a technique to interpret. Usually, an electron beam is irradiated to the surface of the outermost layer, and the information obtained at this time is orientation information up to a depth of several 10 nm through which the electron beam penetrates, that is, orientation information of the outermost layer.
본 발명의 초전도 선재용 기판은 최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하인 것을 특징으로 한다. 기판의 최표층의 금속의 결정 방위를 이와 같이 함으로써 이 기판을 이용하여 얻어지는 초전도 선재의 초전도 특성을 향상시킬 수 있다.The substrate for a superconducting wire of the present invention is characterized in that the ratio of the area in which the crystal orientation of the metal of the outermost layer deviates from (001)[100] by 6° or more is 6% or less per unit area. By setting the crystal orientation of the metal of the outermost layer of the substrate in this manner, the superconducting properties of the superconducting wire obtained using this substrate can be improved.
본 발명의 초전도 선재용 기판에 있어서 바람직하게는 그 최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 10° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 단위면적당 1% 미만이며, 15° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 단위면적당 0.3% 미만이다. 이와 같이 함으로써 얻어지는 초전도 선재에 있어서 매우 우수한 초전도 특성을 달성할 수 있다.In the substrate for a superconducting wire of the present invention, preferably, the ratio of the area in which the crystal orientation of the metal of the outermost layer deviates by 10° or more from (001)[100] is less than 1% per unit area, and the area deviates by 15° or more The ratio of is less than 0.3% per unit area. In the superconducting wire obtained by doing in this way, very excellent superconducting properties can be achieved.
본 발명의 초전도 선재용 기판의 최표층은 면심 입방 격자 금속인 것이 바람직하고, 예를 들어 니켈, 구리, 은, 알루미늄, 팔라듐으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상 또는 이들의 합금으로 이루어지고, 2축 결정 배향되기 쉬움 및 중간층과의 격자 매칭이 양호한 점에서 바람직하게는 구리, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어진다.It is preferable that the outermost layer of the substrate for a superconducting wire of the present invention is a face-centered cubic lattice metal, for example, one or more selected from the group consisting of nickel, copper, silver, aluminum, and palladium, or an alloy thereof, and 2 It is preferably made of copper, nickel or an alloy thereof from the viewpoint of easy axial crystal orientation and good lattice matching with the intermediate layer.
본 발명의 초전도 선재용 기판은 최표층이 상기 금속의 결정 배향 및 결정 방위를 갖고 있으면 되고, 그 하층에 무배향의 다른 금속층이 있어도 된다.In the substrate for a superconducting wire of the present invention, the outermost layer only needs to have the crystal orientation and crystal orientation of the metal, and there may be another non-oriented metal layer in the lower layer thereof.
본 발명의 초전도 선재용 기판의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 50㎛~200㎛인 것이 바람직하다. 두께가 50㎛ 미만이면 기판의 기계적 강도를 확보할 수 없고, 두께가 200㎛보다 크면 초전도 선재를 가공할 때의 가공성을 확보할 수 없기 때문이다.The thickness of the substrate for a superconducting wire of the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 µm to 200 µm. This is because if the thickness is less than 50 µm, the mechanical strength of the substrate cannot be secured, and if the thickness is greater than 200 µm, the workability at the time of processing the superconducting wire cannot be secured.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서, 본 발명의 초전도 선재용 기판은 비자성 금속판과, 비자성 금속판 상에 적층된 결정 배향된 고압연 금속층(이하, 결정 배향 금속층이라고도 함. 또, 고압연 금속층을 열처리함으로써 결정 배향시킨 것을 결정 배향 금속층이라고 함)을 포함한다. 또, 고압연 금속층은 비자성 금속판의 한쪽 면에만 적층시켜도 되고, 혹은 금속판의 양면에 적층시켜도 된다.In one embodiment of the present invention, the substrate for a superconducting wire of the present invention includes a non-magnetic metal plate and a crystal-oriented high-pressure rolled metal layer (hereinafter also referred to as a crystal-oriented metal layer) laminated on the non-magnetic metal plate. Further, a high-pressure rolled metal layer Crystal-oriented by heat-treating (referred to as a crystal-oriented metal layer). Further, the high-pressure rolled metal layer may be laminated on only one side of the nonmagnetic metal plate, or may be laminated on both sides of the metal plate.
본 발명에 있어서 「비자성」이란 77K 이상에서 강자성체가 아닌, 즉 퀴리점이나 넬점이 77K 이하에 존재하고, 77K 이상의 온도에서는 상자성체 또는 반강자성체가 되는 상태를 말한다. 비자성 금속판으로서는 니켈 합금이나 오스테나이트계 스텐레스 강판이 강도가 우수한 보강재로서의 역할을 갖는 점에서 바람직하게 이용된다.In the present invention, "non-magnetic" refers to a state in which a non-ferromagnetic material is not ferromagnetic at 77 K or higher, that is, a Curie point or Nell point exists at 77 K or less, and becomes a paramagnetic or antiferromagnetic material at a temperature of 77 K or higher. As the non-magnetic metal plate, a nickel alloy or austenitic stainless steel plate is preferably used from the viewpoint of having a role as a reinforcing material excellent in strength.
일반적으로 오스테나이트계 스텐레스강은 상온에서는 비자성 상태, 즉 금속 조직이 100% 오스테나이트(γ) 상이지만, 강자성체인 마르텐사이트(α') 상 변태점(Ms점)이 77K 이상에 위치하고 있는 경우, 액체 질소 온도에서 강자성체인 α'상이 발현될 가능성이 있다. 그 때문에 액체 질소 온도(77K) 하에서 사용되는 초전도 선재용 기판으로서는 Ms점이 77K 이하로 설계되어 있는 것이 바람직하게 이용된다.In general, austenitic stainless steel is in a non-magnetic state at room temperature, that is, the metal structure is 100% austenite (γ) phase, but when the ferromagnetic martensite (α') phase transformation point (Ms point) is located at 77K or higher, There is a possibility that the α'phase, which is a ferromagnetic substance, may be expressed at liquid nitrogen temperature. Therefore, as a substrate for a superconducting wire used under a liquid nitrogen temperature (77K), a substrate having an Ms point of 77K or less is preferably used.
사용하는 γ계 스텐레스 강판으로서는 Ms점이 77K보다 충분히 낮게 설계된 안정적인 γ상을 가지며, 또한 일반적으로 보급되어 비교적 염가로 입수할 수 있다는 점에서 SUS316이나 SUS316L, SUS310이나 SUS305 등의 판재가 바람직하게 이용된다. 이들 금속판의 두께는 통상 20㎛ 이상이면 적용 가능하고, 초전도 선재의 박육화(두께의 얇아짐) 및 강도를 고려하면 50㎛~100㎛인 것이 바람직하지만, 이 범위에 한정되는 것은 아니다.As the γ-based stainless steel sheet to be used, a sheet material such as SUS316 or SUS316L, SUS310 or SUS305 is preferably used in that it has a stable γ phase designed to have an Ms point sufficiently lower than 77K, and is generally popular and can be obtained at relatively low cost. The thickness of these metal plates is usually applicable as long as it is 20 µm or more, and is preferably 50 µm to 100 µm in consideration of the thinning (thickness in thickness) and strength of the superconducting wire, but is not limited to this range.
본 발명에 있어서 「고압연 금속층」이란 최종 압연시의 압하율이 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상의 고압하율로 냉간 압연되고, 또한 그 냉간 압연 후 재결정을 위한 열처리가 실시되지 않고, 냉간 압연에 의해 발달한 압연 집합 조직을 보유한 금속층을 의미한다. 압하율이 90% 미만이면 나중에 행하는 열처리에서 금속이 배향되지 않을 우려가 있다.In the present invention, the term ``high-rolled metal layer'' is cold-rolled at a high-pressure reduction ratio of preferably 90% or more, more preferably 95% or more at the final rolling, and heat treatment for recrystallization is not performed after the cold rolling. It does not mean a metal layer having a rolling texture developed by cold rolling. If the reduction ratio is less than 90%, there is a fear that the metal may not be oriented in the heat treatment performed later.
본 발명의 기판에 이용되는 고압연 금속층은 압연 후에 열처리를 실시함으로써 결정 배향되는 금속, 예를 들어 니켈, 구리, 은 및 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상 또는 이들의 합금에서 선택할 수 있지만, 2축 결정 배향되기 쉬움 및 중간층과의 격자 매칭이 양호한 점에서 바람직하게는 구리 또는 구리 합금으로 이루어진다.The high-pressure rolled metal layer used for the substrate of the present invention may be selected from metals that are crystal-oriented by performing heat treatment after rolling, for example, one or more selected from the group consisting of nickel, copper, silver, and aluminum, or alloys thereof, It is preferably made of copper or a copper alloy from the viewpoint of easy biaxial crystal orientation and good lattice matching with the intermediate layer.
고압연 금속층에는 후기의 열처리에 의한 2축 결정 배향성을 보다 향상시키기 위해 1% 이하 정도의 미량의 원소를 함유시켜도 된다. 이러한 첨가 원소로서는 Ag, Sn, Zn, Zr, O 및 N 등에서 선택되는 1종 이상의 원소를 들 수 있다. 이들 첨가 원소와 고압연 금속층에 포함되는 금속은 고용체를 형성하지만, 첨가량이 1%를 넘으면 고용체 이외의 산화물 등의 불순물이 증가하여 결정 배향성에 악영향을 미칠 우려가 있다.The high-pressure rolled metal layer may contain a trace element of about 1% or less in order to further improve the biaxial crystal orientation by the later heat treatment. Examples of such additional elements include at least one element selected from Ag, Sn, Zn, Zr, O, and N. These additive elements and the metal contained in the high-pressure rolled metal layer form a solid solution, but when the amount exceeds 1%, impurities such as oxides other than the solid solution increase, which may adversely affect the crystal orientation.
고압연 금속층으로서는 금속박이 바람직하게 이용된다. 이용할 수 있는 금속박은 일반적으로도 입수 가능하고, 예를 들어 구리박으로서 JX 닛코 닛세키 금속(주) 제품의 고압연 구리박(HA박(상품명))이나 히타치 전선(주) 제품의 고압연 구리박(HX박(상품명)) 등이 있다.Metal foil is preferably used as the high-pressure rolled metal layer. Metal foils that can be used are generally available. For example, JX Nikko Nisseki Metals Co., Ltd. high-pressure rolled copper foil (HA foil (brand name)) or Hitachi Electric Wire Co., Ltd. high-pressure rolled copper Park (HX foil (brand name)) and the like.
고압연 금속층의 두께는 고압연 금속층 자체의 강도를 확보함과 동시에 나중에 초전도 선재를 가공할 때의 가공성을 양호하게 하기 위해 통상 7㎛~70㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다.The thickness of the high-pressure rolled metal layer is preferably in the range of 7 µm to 70 µm in order to ensure the strength of the high-pressure rolled metal layer itself and improve workability when processing the superconducting wire later.
본 발명의 초전도 선재용 기판에 있어서, 기판의 최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 단위면적당 6% 이하로 하기 위한 하나의 방법으로서, 광택도가 예를 들어 45 이하, 바람직하게는 20~45의 범위, 보다 바람직하게는 20~43의 범위인 구리박 등의 고압연 금속층을 이용할 수 있다. 여기서, 광택도는 후기하는 기판의 제조 방법에 있어서 비자성 금속판 상에 적층되기 전이고 압연 후의 고압연 금속층에 대해 색차계로 L*, a*, b*를 측정하여 얻어지는 L값이다.In the substrate for a superconducting wire of the present invention, as one method for making the ratio of the area in which the crystal orientation of the metal of the outermost layer of the substrate deviates by 6° or more from (001)[100] to 6% or less per unit area, gloss A high-pressure rolled metal layer such as copper foil having a degree of 45 or less, preferably in the range of 20 to 45, and more preferably in the range of 20 to 43 can be used. Here, the glossiness is an L value obtained by measuring L*, a*, and b* with a color difference meter for a high-pressure rolled metal layer after lamination on a non-magnetic metal plate and after rolling in a method for producing a substrate described later.
또한, 본 발명의 초전도 선재용 기판은 결정 배향 금속층 상에 형성된 보호층을 포함하고 있어도 된다.Further, the substrate for a superconducting wire of the present invention may include a protective layer formed on the crystal oriented metal layer.
본 발명의 초전도 선재용 기판에 이용되는 보호층은 면심 입방 격자 금속이 바람직하고, 예를 들어 니켈, 팔라듐, 은 또는 이들의 합금으로 이루어지고, 바람직하게는 니켈 또는 니켈 합금으로 이루어진다. 니켈을 포함한 보호층은 내산화성이 우수하고, 또한 보호층이 존재함으로써 그 위에 CeO2 등의 중간층을 형성할 때에 결정 배향 금속층에 포함되는 금속의 산화막이 생성되어 결정 배향성이 무너지는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 니켈, 팔라듐 또는 은의 합금의 함유 원소로서는 자성이 저감되는 것이 바람직하고, 예로서 Cu, Sn, W, Cr 등의 원소를 들 수 있다. 또한, 결정 배향성에 악영향을 미치지 않는 범위이면 불순물을 포함하고 있어도 된다.The protective layer used in the substrate for a superconducting wire of the present invention is preferably a face-centered cubic lattice metal, for example, nickel, palladium, silver, or an alloy thereof, and preferably nickel or a nickel alloy. The protective layer containing nickel has excellent oxidation resistance, and the presence of the protective layer prevents the formation of an oxide film of the metal contained in the crystal orientation metal layer when forming an intermediate layer such as CeO 2 thereon, thereby preventing the crystal orientation from being destroyed. Because there is. As an element contained in an alloy of nickel, palladium, or silver, it is preferable that the magnetic property is reduced, and examples thereof include elements such as Cu, Sn, W, and Cr. In addition, impurities may be contained in a range that does not adversely affect the crystal orientation.
보호층의 두께는 너무 얇으면 초전도 선재의 제조에 있어서 그 위에 중간층, 초전도층을 적층할 때에 결정 배향 금속층 중의 금속이 보호층 표면까지 확산됨으로써 표면이 산화될 가능성이 있고, 너무 두꺼우면 보호층의 결정 배향성이 무너져 도금 변형도 증대하기 때문에 이런 점들을 고려하여 적절히 설정된다. 구체적으로는 1㎛~5㎛의 범위인 것이 바람직하다.If the thickness of the protective layer is too thin, when the intermediate layer and the superconducting layer are laminated thereon in the manufacture of a superconducting wire, there is a possibility that the metal in the crystal-oriented metal layer diffuses to the surface of the protective layer, causing the surface to be oxidized. It is appropriately set in consideration of these points because the crystal orientation is broken and the plating deformation also increases. Specifically, it is preferably in the range of 1 µm to 5 µm.
2. 초전도 선재용 기판의 제조 방법2. Method of manufacturing a substrate for superconducting wire
본 발명의 초전도 선재용 기판은 열처리에 의해 c축 배향률이 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하인 층을 형성시키는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조할 수 있다.The substrate for a superconducting wire of the present invention has a c-axis orientation rate of 99% or more by heat treatment, a ΔΦ of 6° or less, and the ratio of the area in which the crystal orientation deviates from (001)[100] by 6° or more per unit area. It can be manufactured by a method including a step of forming a layer of 6% or less.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서, 열처리에 의해 형성되는 c축 배향률이 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하인 층은 결정 배향 금속층이다.In one embodiment of the present invention, the c-axis orientation rate formed by heat treatment is 99% or more, ΔΦ is 6° or less, and the crystal orientation is at least 6° from (001)[100]. The layer with a ratio of 6% or less per unit area is a crystal-oriented metal layer.
열처리는 예를 들어 온도 150℃ 이상에서 실시한다. 열처리 시간은 온도에 따라 다르지만, 예를 들어 400℃이면 1~10시간, 700℃ 이상의 고온이면 수초~5분 정도 유지하면 좋다. 열처리 온도를 너무 고온으로 하면 고압연 금속층이 2차 재결정을 일으키기 쉬워지고 결정 배향성이 나빠지기 때문에 150℃ 이상 1000℃ 이하로 행한다. 나중의 중간층이나 초전도층을 형성하는 공정에서 기판이 600℃~900℃의 고온 분위기에 놓이는 것을 고려한 경우 600℃~900℃에서의 열처리가 바람직하다. 보다 바람직하게는 단계적으로 저온에서 열처리 후 고온에서 열처리를 행함으로써 결정 배향 금속층 및 그 후 형성하는 보호층의 결정 배향 및 표면 조도가 양호해진다. 구체적으로는 200~400℃에서 열처리 후 800~900℃에서 열처리를 행하는 것이 특히 바람직하다.The heat treatment is performed at, for example, 150°C or higher. The heat treatment time varies depending on the temperature, but for example, 400°C for 1 to 10 hours, and 700°C or higher for several seconds to 5 minutes. If the heat treatment temperature is too high, the high-pressure rolled metal layer is liable to cause secondary recrystallization and the crystal orientation deteriorates, so the temperature is 150°C or more and 1000°C or less. In the later process of forming the intermediate layer or the superconducting layer, heat treatment at 600° C. to 900° C. is preferable when the substrate is placed in a high temperature atmosphere of 600° C. to 900° C. More preferably, the crystalline orientation and surface roughness of the crystal oriented metal layer and the protective layer formed thereafter are improved by performing the heat treatment at a high temperature after heat treatment at a low temperature step by step. Specifically, it is particularly preferable to perform heat treatment at 800 to 900°C after heat treatment at 200 to 400°C.
본 발명의 하나의 실시형태에 있어서, 초전도 선재용 기판은 비자성 금속판과 고압연 금속층을 표면 활성화 접합으로 적층하는 공정과, c축 배향률이 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하가 되도록 고압연 금속층의 열처리를 행하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조한다.In one embodiment of the present invention, the substrate for a superconducting wire includes a step of laminating a non-magnetic metal plate and a high-pressure rolled metal layer by surface activation bonding, a c-axis orientation rate of 99% or more, ΔΦ is 6° or less, and It is manufactured by a method including a step of performing heat treatment of the high-pressure rolled metal layer so that the ratio of the area whose crystal orientation deviates from (001)[100] by 6° or more is 6% or less per unit area.
본 발명의 초전도 선재용 기판의 제조 방법에 있어서, 얻어지는 초전도 선재용 기판의 최표층의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 단위면적당 6% 이하로 하기 위해서는 예를 들어 이용되는 구리박 등의 고압연 금속층의 광택도를 조정하는 방법을 들 수 있다. 고압연 금속층의 광택도는 예를 들어 45 이하, 바람직하게는 20~45의 범위, 보다 바람직하게는 20~43의 범위이다. 여기서, 광택도는 비자성 기판에 적층되기 전 압연 후의 고압연 금속층에 대해 색차계로 L*, a*, b*를 측정하여 얻어지는 L값이다. 또한, 상기 고압연 금속층의 광택도를 조정하는 방법 이외에도 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 고압연 금속층의 압연 집합 조직 중의 코퍼 방위(Copper 방위)의 비율을 높임과 동시에 브라스 방위(Brass 방위)의 비율을 낮춤으로써 열처리 후의 기판의 최표층의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 단위면적당 6% 이하로 할 수 있다.In the method of manufacturing a substrate for a superconducting wire of the present invention, in order to set the ratio of the area in which the crystal orientation of the outermost layer of the substrate for a superconducting wire to be obtained is 6° or more from (001)[100] to be 6% or less per unit area, For example, a method of adjusting the glossiness of a high-pressure rolled metal layer such as a copper foil to be used is mentioned. The glossiness of the high-pressure rolled metal layer is, for example, 45 or less, preferably in the range of 20 to 45, and more preferably in the range of 20 to 43. Here, the glossiness is an L value obtained by measuring L*, a*, and b* with a color difference meter for a high-pressure rolled metal layer after rolling before being laminated on a nonmagnetic substrate. In addition, other than the method of adjusting the glossiness of the high-pressure rolled metal layer is not particularly limited, for example, the ratio of the copper orientation (Copper orientation) in the rolled aggregate structure of the high-pressure rolled metal layer is increased and the ratio of the brass orientation (Brass orientation). By lowering, the ratio of the area in which the crystal orientation of the outermost layer of the substrate after heat treatment deviates by 6° or more from (001)[100] can be set to 6% or less per unit area.
본 발명의 초전도 선재용 기판의 제조 방법에 있어서 비자성 금속판과 고압연 금속층을 표면 활성화 접합으로 적층하는 공정에 대해 표면 활성화 접합에서는 비자성 금속판 및 고압연 금속층 각각의 표면에 스퍼터 에칭 처리를 행함으로써 표면 흡착층 및 표면 산화막을 제거하여 활성화시키고, 그 후 활성화한 2개의 면끼리를 냉간 압접함으로써 접합한다.In the method of manufacturing a substrate for a superconducting wire of the present invention, the process of laminating a non-magnetic metal plate and a high-pressure rolled metal layer by surface activation bonding. In the surface activation bonding, sputter etching treatment is performed on the surfaces of each of the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer The surface adsorption layer and the surface oxide film are removed and activated, and then the two activated surfaces are joined by cold pressing.
표면 활성화 접합은 구체적으로는 비자성 금속판 및 고압연 금속층을 폭 150mm~600mm의 긴 코일로서 준비하고, 접합하는 2개의 면을 미리 활성화 처리한 후 냉간 압접한다.In the surface activation bonding, specifically, a non-magnetic metal plate and a high-pressure rolled metal layer are prepared as a long coil having a width of 150 mm to 600 mm, and two surfaces to be bonded are pre-activated, followed by cold pressing.
표면 활성화 처리는 접합면을 갖는 비자성 금속판과 고압연 금속층을 각각 어스 접지한 한쪽의 전극으로 하고, 절연 지지된 다른 전극과의 사이에 1MHz~50MHz의 교류를 인가하여 글로 방전을 발생시키고, 또한 글로 방전에 의해 발생한 플라즈마 중에 노출되는 전극의 면적이 상기 다른 전극의 면적의 1/3 이하에서 스퍼터 에칭 처리함으로써 행해진다. 비활성 가스로서는 아르곤, 네온, 크세논, 크립톤 등이나 이들을 적어도 1종류 포함한 혼합 기체를 적용할 수 있다.In the surface activation treatment, a non-magnetic metal plate having a bonded surface and a high-pressure rolled metal layer are grounded as one electrode, respectively, and a glow discharge is generated by applying an alternating current of 1 MHz to 50 MHz between the other insulated and supported electrodes. The area of the electrode exposed in the plasma generated by the glow discharge is performed by sputtering etching in 1/3 or less of the area of the other electrode. As the inert gas, argon, neon, xenon, krypton, or the like, or a mixed gas containing at least one of them can be used.
스퍼터 에칭 처리에서는 비자성 금속판 및 고압연 금속층이 접합하는 면을 비활성 가스에 의해 스퍼터함으로써 적어도 표면 흡착층을 제거하고, 나아가 표면 산화막을 제거해도 되고, 이 처리에 의해 접합하는 면을 활성화시킨다. 이 스퍼터 에칭 처리 중에는 상기 어스 접지한 전극이 냉각 롤의 형태를 취하고 있고, 각 반송 재료의 온도 상승을 막고 있다.In the sputter etching treatment, at least the surface adsorption layer may be removed by sputtering the surface to which the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer are joined with an inert gas, and further, the surface oxide film may be removed, and the surface to be joined is activated by this treatment. During this sputter etching treatment, the earth-grounded electrode takes the form of a cooling roll, preventing temperature rise of each conveying material.
그 후, 연속적으로 압접 롤 공정으로 반송하고 활성화된 면끼리를 압접한다. 압접 하의 분위기는 O2 가스 등이 존재하면 반송 중에 활성화 처리된 면이 재산화되어 밀착에 영향을 미친다. 상기 압접 공정을 통하여 밀착시킨 적층체는 권취 공정까지 반송되고 여기서 권취된다.After that, it is continuously conveyed by a pressure welding roll process, and activated faces are pressure-welded. In the atmosphere under pressure bonding, if O 2 gas or the like is present, the activated surface is re-oxidized during transport and affects the adhesion. The laminated body brought into close contact through the pressure welding process is conveyed to the winding process and is wound here.
또, 상기 스퍼터 에칭 공정에 있어서 접합면의 흡착물은 완전히 제거하지만 표면 산화층은 완전히 제거할 필요는 없다. 표면 전체에 산화층이 잔류하고 있어도 접합 공정에서 압하율을 올리고 접합면에서의 마찰에 의해 소지(素地)를 노출시킴으로써 비자성 금속판과 고압연 금속층의 접합성을 확보할 수 있기 때문이다.Further, in the sputter etching step, the adsorbed material on the bonding surface is completely removed, but the surface oxide layer does not need to be completely removed. This is because even if the oxide layer remains on the entire surface, the bonding property between the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer can be secured by increasing the reduction ratio in the bonding process and exposing the substrate by friction on the bonding surface.
또한, 건식 에칭으로 산화층을 완전히 제거하고자 하면 고플라즈마 출력 또는 장시간 에칭이 필요하게 되어 재료의 온도가 상승한다. 스퍼터 에칭 처리에 있어서, 온도가 고압연 금속층 중의 금속의 재결정 시작 온도 이상으로 상승하면 고압연 금속층의 재결정이 일어나고 고압연 금속층은 접합 전에 결정 배향되게 된다. 결정 배향된 고압연 금속층을 압연하면 고압연 금속층에 변형이 도입되고 고압연 금속층의 2축 결정 배향성이 열화된다. 이러한 이유로부터 스퍼터 에칭 공정에서는 고압연 금속층의 온도를 금속의 재결정 시작 온도 미만으로 유지할 필요가 있다. 예를 들어 고압연 금속층으로서 구리박을 이용하는 경우 구리박의 온도를 150℃ 미만으로 유지한다. 바람직하게는 100℃ 이하로 유지하여 고압연 금속층의 금속 조직을 압연 집합 조직인 채로 유지한다.In addition, if the oxide layer is completely removed by dry etching, high plasma output or long-time etching is required, resulting in an increase in the temperature of the material. In the sputter etching treatment, when the temperature rises above the recrystallization start temperature of the metal in the high-pressure rolled metal layer, recrystallization of the high-pressure rolled metal layer occurs, and the high-pressure rolled metal layer becomes crystalline or oriented prior to bonding. When the crystal-oriented high-pressure rolled metal layer is rolled, deformation is introduced into the high-pressure rolled metal layer and the biaxial crystal orientation of the high-pressure rolled metal layer is deteriorated. For this reason, in the sputter etching process, it is necessary to maintain the temperature of the high-pressure rolled metal layer below the starting temperature for recrystallization of the metal. For example, when a copper foil is used as a high-pressure rolled metal layer, the temperature of the copper foil is kept below 150°C. It is preferably maintained at 100° C. or lower to maintain the metal structure of the high-pressure rolled metal layer as a rolled aggregate structure.
또한, 비자성 금속판을 스퍼터 에칭하는 처리에서도 고플라즈마 출력으로 처리하거나 시간을 들여 금속판 온도를 고압연 금속층 중의 금속 재결정 시작 온도 이상으로 하면 압접시에 고압연 금속층과의 접촉으로 고압연 금속층의 온도가 상승하고, 압연과 동시에 고압연 금속층의 재결정이 일어나 2축 결정 배향성이 열화될 우려가 있다.In addition, even in sputter etching of a non-magnetic metal sheet, if the temperature of the metal sheet is set to a high plasma output or over time, the temperature of the high-pressure rolled metal layer decreases due to contact with the high-pressure rolled metal layer during pressure welding. It rises, and there exists a possibility that recrystallization of a high-pressure rolled metal layer occurs simultaneously with rolling, and the biaxial crystal orientation deteriorates.
이 때문에 비자성 금속판의 스퍼터 에칭 공정에서도 금속판의 온도를 고압연 금속층 중의 금속의 재결정 시작 온도 미만으로 유지하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고압연 금속층으로서 구리박을 이용하는 경우 150℃ 미만으로 구리박을 유지한다. 바람직하게는 고압연 금속층을 상온~100℃로 유지하는 것이 좋다.For this reason, it is preferable to maintain the temperature of the metal plate below the start temperature of recrystallization of the metal in the high-pressure rolled metal layer even in the sputter etching process of the non-magnetic metal plate. For example, when a copper foil is used as a high-pressure rolled metal layer, the copper foil is kept below 150°C. Preferably, it is good to maintain the high-pressure rolled metal layer at room temperature to 100°C.
이와 같이 비자성 금속판 및 고압연 금속층의 표면을 활성화 처리한 후, 양자를 진공 중에서 압연 롤로 접합한다. 이 때의 진공도는 표면에의 재흡착물을 방지하기 위해 높은 것이 바람직하지만, 10-5Pa~10-2Pa의 범위의 진공도이면 좋다.After activating the surfaces of the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer in this way, both are bonded with a rolling roll in a vacuum. The degree of vacuum at this time is preferably high in order to prevent re-adsorption on the surface, but the degree of vacuum in the range of 10 -5 Pa to 10 -2 Pa may be sufficient.
또한, 비자성 금속판 표면이나 고압연 금속층 표면에의 산소의 재흡착에 의해 양자간의 밀착 강도가 저하되므로 비산화 분위기 중, 예를 들어 Ar 등의 비활성 가스 분위기 중에서 상기 압연 롤 접합을 하는 것도 바람직하다.In addition, since the adhesion strength between the two is lowered due to the re-adsorption of oxygen to the surface of the non-magnetic metal plate or the surface of the high-pressure rolled metal layer, it is also preferable to perform the rolling roll bonding in a non-oxidizing atmosphere, for example, in an inert gas atmosphere such as Ar. .
압연 롤에 의한 가압은 접합 계면의 밀착 면적 확보 및 압하시의 접합 계면에서 일어나는 마찰에 의해 일부 표면 산화막층을 박리시켜 소지를 노출시키기 위해 행하고, 300MPa 이상 가하는 것이 바람직하고, 특히 비자성 금속판 및 고압연 금속층은 모두 딱딱한 재료이기 때문에 600MPa 이상 1.5GPa 이하의 가압이 바람직하다. 압력은 그 이상 걸어도 되고, 압하율로 30%까지는 나중의 열처리 후에 결정 배향성이 열화되지 않는 것은 확인하였지만, 바람직하게는 5% 미만의 압하율이 되도록 가압한다. 압하율로 30%를 넘는 압력을 가하면, 고압연 금속층 표면에 크랙이 발생함과 동시에 압연, 열처리 후의 결정 배향 금속층의 결정 배향성이 나빠진다.Pressurization by the rolling roll is performed to secure the adhesion area of the bonding interface and to expose the substrate by peeling off some surface oxide film layers due to friction occurring at the bonding interface at the time of pressing, and it is preferable to apply more than 300 MPa, and in particular, non-magnetic metal plate and high pressure Since all of the soft metal layers are hard materials, pressurization of 600 MPa or more and 1.5 GPa or less is preferable. The pressure may be applied more than that, and it was confirmed that the crystal orientation did not deteriorate after the subsequent heat treatment up to 30% by the reduction ratio, but it is preferably pressed so that the reduction ratio is less than 5%. When a pressure exceeding 30% is applied at a reduction ratio, cracks are generated on the surface of the high-pressure rolled metal layer, and the crystal orientation of the crystal-oriented metal layer after rolling and heat treatment deteriorates.
이상과 같은 표면 활성화 접합에 의해 적층한 비자성 금속판과 고압연 금속층의 적층체를 c축 배향률이 99% 이상이고, ΔΦ가 6° 이하이며, 또한 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 단위면적당 6% 이하가 되도록 고압연 금속층의 열처리를 행한다. 열처리는 상기와 같이 예를 들어 온도 150℃ 이상에서 실시한다. 열처리 시간은 온도에 따라 다르지만, 예를 들어 400℃이면 1~10시간, 700℃ 이상의 고온이면 수초~5분 정도 유지하면 된다. 열처리 온도를 너무 고온으로 하면 고압연 금속층이 2차 재결정을 일으키기 쉬워지고 결정 배향성이 나빠지기 때문에 150℃ 이상 1000℃ 이하에서 행한다. 나중의 중간층이나 초전도층을 형성하는 공정에서 기판이 600℃~900℃의 고온 분위기에 놓이는 것을 고려한 경우, 600℃~900℃에서의 열처리가 바람직하다. 보다 바람직하게는 단계적으로 저온에서의 열처리 후 고온에서의 열처리를 행함으로써 결정 배향 금속층 및 그 후 형성하는 보호층의 결정 배향 및 표면 조도가 양호해진다. 구체적으로는 200~400℃에서의 열처리 후 800~900℃의 열처리를 행하는 것이 특히 바람직하다.The c-axis orientation ratio of the laminated body of the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer laminated by the above surface activation bonding is 99% or more, ΔΦ is 6° or less, and the crystal orientation is from (001)[100] to 6 Heat treatment of the high-pressure rolled metal layer is performed so that the ratio of the area deviating from ° or more is 6% or less per unit area. Heat treatment is performed at, for example, 150°C or higher as described above. The heat treatment time varies depending on the temperature, but for example, 400° C. for 1 to 10 hours, and 700° C. or higher for several seconds to 5 minutes. If the heat treatment temperature is set too high, the high-pressure rolled metal layer is liable to cause secondary recrystallization and crystal orientation is deteriorated. In the later process of forming the intermediate layer or the superconducting layer, when considering that the substrate is placed in a high-temperature atmosphere of 600°C to 900°C, heat treatment at 600°C to 900°C is preferable. More preferably, the crystalline orientation and surface roughness of the crystal oriented metal layer and the protective layer formed thereafter are improved by performing the heat treatment at a high temperature after the heat treatment at a low temperature step by step. Specifically, it is particularly preferable to perform heat treatment at 800 to 900°C after heat treatment at 200 to 400°C.
상기와 같이 본 발명의 초전도 선재용 기판은 결정 배향 금속층 상에 형성된 보호층을 포함할 수 있다. 고압연 금속층을 열처리하여 얻은 2축 결정 배향된 결정 배향 금속층과 비자성 금속판의 적층체를 도금 처리함으로써 결정 배향 금속층 상에 결정 배향 금속층의 결정 배향을 계승한 보호층을 형성할 수 있다.As described above, the substrate for a superconducting wire of the present invention may include a protective layer formed on the crystal oriented metal layer. By plating a laminate of a biaxially oriented crystalline metal layer and a non-magnetic metal plate obtained by heat treatment of a high-pressure rolled metal layer, a protective layer in which the crystalline orientation of the crystalline oriented metal layer is inherited can be formed on the crystalline oriented metal layer.
도금 처리는 보호층의 도금 변형이 작아지는 조건을 적절히 채용하여 행할 수 있다. 여기서, 도금 변형이란 금속판 등의 하지에 도금 처리를 실시한 경우에 도금 피막 내에 발생하는 변형(뒤틀림) 정도를 말한다. 예를 들어 보호층으로서 니켈로 이루어지는 층을 형성하는 경우는 도금욕으로서 종래 알려진 와트욕이나 설파민산욕을 이용하여 행할 수 있다. 특히, 설파민산욕은 보호층의 도금 변형을 작게 하기 쉽기 때문에 적합하게 이용된다. 도금욕 조성의 바람직한 범위는 이하와 같지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The plating treatment can be performed by appropriately adopting conditions in which the plating deformation of the protective layer is small. Here, the plating deformation refers to the degree of deformation (warpage) that occurs in the plated film when plating treatment is performed on a base of a metal plate or the like. For example, in the case of forming a layer made of nickel as a protective layer, it can be carried out using a watt bath or a sulfamic acid bath conventionally known as a plating bath. In particular, the sulfamic acid bath is suitably used because it is easy to reduce the plating deformation of the protective layer. The preferred range of the plating bath composition is as follows, but is not limited thereto.
와트욕Wattyoke
황산 니켈 200g/l~300g/lNickel sulfate 200g/l~300g/l
염화 니켈 30g/l~60g/lNickel chloride 30g/l~60g/l
붕산 30g/l~40g/lBoric acid 30g/l~40g/l
pH 4~5pH 4~5
욕온도 40℃~60℃Bath temperature 40℃~60℃
설파민산욕Sulfamic acid bath
설파민산 니켈 200g/l~600g/lNickel sulfamate 200g/l~600g/l
염화 니켈 0g/l~15g/lNickel chloride 0g/l~15g/l
붕산 30g/l~40g/lBoric acid 30g/l~40g/l
첨가제 적당량Appropriate amount of additives
pH 3.5~4.5pH 3.5~4.5
욕온도 40℃~70℃Bath temperature 40℃~70℃
도금 처리를 행할 때의 전류 밀도는 특별히 한정되는 것은 아니고, 도금 처리에 필요한 시간과의 균형을 고려하여 적절히 설정된다. 구체적으로 예를 들어 보호층으로서 2㎛ 이상의 도금 피막을 형성하는 경우, 저전류 밀도이면 도금 처리에 필요한 시간이 길어지고, 그 시간을 확보하기 위해 라인 스피드가 느려져 생산성이 저하되거나 도금의 제어가 곤란해지는 경우가 있기 때문에 통상 전류 밀도를 10A/d㎡ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전류 밀도의 상한은 도금욕의 종류에 따라 다르고 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 와트욕이면 25A/d㎡ 이하, 설파민산욕이면 35A/d㎡ 이하로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 전류 밀도가 35A/d㎡를 넘으면 이른바 도금 타버림에 의해 양호한 결정 배향을 얻지 못하는 경우가 있다.The current density in performing the plating treatment is not particularly limited, and is appropriately set in consideration of the balance with the time required for the plating treatment. Specifically, for example, in the case of forming a plating film of 2 μm or more as a protective layer, a low current density increases the time required for the plating process, and the line speed is slow to secure the time, resulting in a decrease in productivity or difficulty in controlling the plating. In some cases, the current density is preferably 10 A/
형성한 보호층은 도금 조건 등에 따라 표면에 마이크로 피트가 발생하는 경우가 있다. 그 경우 필요에 따라 도금 후에 추가로 열처리에 의한 평균화를 행하여 표면을 평활하게 할 수 있다. 이 때의 열처리 온도는 예를 들어 700℃~1000℃로 하는 것이 바람직하다.The formed protective layer may have micro-pits on its surface depending on plating conditions or the like. In that case, if necessary, after plating, averaging by further heat treatment can be performed to smooth the surface. It is preferable to set the heat treatment temperature at this time to 700 degreeC-1000 degreeC, for example.
또한, 보호층 상에 추가로 에피택셜 성장에 의해 적층시키는 중간층 및 초전도 화합물층의 결정 배향성을 양호하게 유지하기 위해 필요에 따라 비자성 금속판과 고압연 금속층을 접합시킨 후, 고압연 금속층의 표면 조도(Ra)를 저감하기 위한 처리를 행해도 된다. 구체적으로 압연 롤에 의한 압하, 버프 연마, 전해 연마, 전해 지립 연마 등의 방법을 이용할 수 있고, 이들 방법에 의해 표면 조도(Ra)를 예를 들어 20nm 이하, 바람직하게는 10nm 이하로 하는 것이 바람직하다.In addition, in order to maintain good crystal orientation of the intermediate layer and the superconducting compound layer that are further laminated on the protective layer by epitaxial growth, after bonding the non-magnetic metal plate and the high-pressure rolled metal layer as necessary, the surface roughness of the high-pressure rolled metal layer ( You may perform a process for reducing Ra). Specifically, methods such as reduction with a rolling roll, buff polishing, electrolytic polishing, and electrolytic abrasive polishing can be used, and it is preferable to set the surface roughness (Ra) to, for example, 20 nm or less, preferably 10 nm or less by these methods. Do.
3. 초전도 선재3. Superconducting wire
이상과 같은 초전도 선재용 기판 상에 종래의 방법에 따라 중간층 및 초전도층을 순차적으로 적층함으로써 초전도 선재를 제조할 수 있다. 구체적으로는 초전도 선재용 기판의 최표층 상에 CeO2, YSZ, SrTiO3, MgO, Y2O3 등의 중간층을 스퍼터링법 등의 수단을 이용하여 에피택셜 성막하고, 나아가 그 위에 Y123계 등의 초전도 화합물층을 PLD(펄스 레이저 증착; Pulse Laser Deposition)법, MOD(유기 금속 성막; Metal Organic Deposition)법, MOCVD(유기 금속 기상 성장; Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등의 방법에 의해 성막함으로써 초전도 선재를 얻을 수 있다. 중간층은 복수층이어도 된다. 필요에 따라 초전도 화합물층 상에 추가로 Ag, Cu 등으로 이루어지는 보호막을 설치해도 된다.A superconducting wire may be manufactured by sequentially laminating an intermediate layer and a superconducting layer on the substrate for a superconducting wire as described above according to a conventional method. Specifically, an intermediate layer such as CeO 2 , YSZ, SrTiO 3 , MgO, Y 2 O 3, etc., is epitaxially formed on the outermost layer of the substrate for a superconducting wire using a means such as sputtering, and further, Y123-based, etc. Superconducting wire material by forming a superconducting compound layer by a method such as PLD (Pulse Laser Deposition) method, MOD (Organic Metal Deposition) method, MOCVD (Organic Metal Vapor Deposition) method, etc. Can be obtained. Multiple layers may be sufficient as an intermediate layer. If necessary, a protective film made of Ag, Cu, or the like may be further provided on the superconducting compound layer.
실시예Example
이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(실시예 1)(Example 1)
비자성 금속판으로서 SUS316L(두께 100㎛)을 이용하고, 고압연 금속층으로서 압하율 96%~99%로 압연되고 색차계(니폰 덴쇼쿠 공업 주식회사 NR-3000)로 측정한 압연 후의 광택도가 42.8인 구리박(두께 18㎛)을 이용하였다. SUS316L과 구리박을 표면 활성화 접합 장치를 이용하여 상온에서 표면 활성화 접합하여 SUS316L과 구리박의 적층재를 형성시켰다.SUS316L (
표면 활성화 접합에 있어서, 스퍼터 에칭을 0.1Pa 하에서 플라즈마 출력을 200W, 접합면에의 스퍼터 조사 시간을 20초로 하여 실시하고, SUS316L 및 구리박의 흡착물층을 완전히 제거하였다. 또한 압연 롤에서의 가압은 600MPa로 하였다.In the surface-activated bonding, sputter etching was performed under 0.1 Pa with a plasma output of 200 W and a sputter irradiation time of 20 seconds to the bonding surface, and the adsorbed layer of SUS316L and copper foil was completely removed. Further, the pressing in the rolling roll was 600 MPa.
적층재의 구리박측 표면을 연마에 의해 표면 조도(Ra)를 20nm 이하로 한 후, 적층재에 온도 250℃에서 5분 균열 유지 후, 850℃에서 5분 균열 유지시의 조건으로 연속 열처리로에서 열처리를 실시하여 구리박을 2축 결정 배향시켰다. 열처리 후의 구리박 표면에서 후술하는 EBSD를 이용하여 해석을 행한 바, 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 4.9%이었다.After making the surface roughness (Ra) of 20 nm or less by polishing the surface of the copper foil side of the laminate, heat treatment in a continuous heat treatment furnace under the condition of holding the laminate at 250°C for 5 minutes and then maintaining the crack at 850°C for 5 minutes. And biaxial crystal orientation of the copper foil. Analysis was performed on the surface of the copper foil after the heat treatment using EBSD, which will be described later, and the ratio of the area in which the crystal orientation deviated from (001)[100] by 6° or more was 4.9%.
다음으로 적층재를 캐소드로 하여 구리박 상에 니켈 도금을 실시하여 니켈층을 보호층으로서 형성시켜 기판을 얻었다. 도금욕의 조성은 이하와 같다. 또, 니켈 도금 두께는 2.5㎛로 하고, 도금욕 온도는 60℃, 도금욕의 pH는 pH 4로 설정하였다.Next, nickel plating was performed on the copper foil using the laminate as a cathode to form a nickel layer as a protective layer to obtain a substrate. The composition of the plating bath is as follows. Further, the nickel plating thickness was set to 2.5 µm, the plating bath temperature was set to 60°C, and the plating bath pH was set to pH 4.
(설파민산욕)(Sulfamic acid bath)
설파민산 니켈 450g/lNickel sulfamate 450 g/l
염화 니켈 5g/lNickel chloride 5 g/l
붕산 30g/lBoric acid 30 g/l
첨가제 5ml/lAdditive 5ml/l
(실시예 2)(Example 2)
고압연 금속층으로서 압하율 96%~99%로 압연된 광택도가 43.2인 구리박(두께 18㎛)을 이용하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다. 또, 보호층 형성 전 열처리 후의 구리박 표면에서의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 3.9%이었다.As the high-pressure rolled metal layer, it was carried out in the same manner as in Example 1 except that a copper foil having a gloss of 43.2 (18 μm in thickness) rolled at a reduction ratio of 96% to 99% was used. Further, the ratio of the area in which the crystal orientation on the surface of the copper foil after heat treatment before forming the protective layer deviates by 6° or more from (001) [100] was 3.9%.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
고압연 금속층으로서 압하율 96%~99%로 압연된 광택도가 55.4인 구리박(두께 18㎛)을 이용하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하였다. 또, 보호층 형성 전 열처리 후의 구리박 표면에서의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 10.9%이었다.As the high-pressure rolled metal layer, it was carried out in the same manner as in Example 1, except that a copper foil (18 µm thick) having a gloss of 55.4 rolled with a reduction ratio of 96% to 99% was used. Further, the ratio of the area in which the crystal orientation on the surface of the copper foil after heat treatment before forming the protective layer deviates by 6° or more from (001)[100] was 10.9%.
실시예 1, 2 및 비교예 1에서 얻어진 기판의 최표층의 결정 배향 및 결정 방위를 측정하였다.The crystal orientation and crystal orientation of the outermost layer of the substrate obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were measured.
(1) 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율(1) The ratio of the area whose crystal orientation deviates from (001)[100] by more than 6°
얻어진 기판을 EBSD(니혼 전자 주식회사 SEM-840 및 주식회사 TSL 솔루션즈 DigiView) 및 결정 방위 해석 소프트(EDAX사 OIM Data Collection 및 OIM Analysis)를 이용하여 해석하고, 1㎟당 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 구하였다. 구체적으로는 「Crystal Orientation」에서 Orientation를 (001)[100]으로 설정하고, 그 방향으로부터의 기울기 범위를 지정하여 각각의 범위에서의 면적률을 산출하였다.The obtained substrate was analyzed using EBSD (SEM-840 of Nihon Electronics Co., Ltd. and TSL Solutions DigiView Co., Ltd.) and crystal orientation analysis software (EDAX OIM Data Collection and OIM Analysis), and the crystal orientation per 1
예로서 실시예 2의 기판의 해석 결과를 도 1에 나타내고, 비교예 1의 기판의 해석 결과를 도 2에 나타낸다. 도 1 및 도 2에서 짙은 회색 또는 회색 영역은 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 결정을 나타낸다. 도 1에 도시된 실시예 2의 기판은 도 2에 도시된 비교예 1의 기판과 비교하여 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적이 명백하게 작다.As an example, the analysis result of the board|substrate of Example 2 is shown in FIG. 1, and the analysis result of the board|substrate of Comparative Example 1 is shown in FIG. In FIGS. 1 and 2, a dark gray or gray area indicates a crystal whose crystal orientation deviates from (001)[100] by 6° or more. The substrate of Example 2 shown in FIG. 1 clearly has a smaller area in which the crystal orientation deviates from (001) [100] by 6° or more compared to the substrate of Comparative Example 1 shown in FIG.
(2) 면내 배향도(ΔΦ)(2) In-plane orientation (ΔΦ)
얻어진 기판을 EBSD 및 결정 방위 해석 소프트를 이용하고, 「Crystal Direction」의 <111>//ND를 이용하여 이하의 방법으로 해석함으로써 얻었다:The obtained board|substrate was obtained by using EBSD and crystal orientation analysis software, and analyzing by the following method using <111>//ND of "Crystal Direction":
1. 결정 좌표계에서 <111>을 시료 좌표계의 ND[001]와 맞추는 축의 회전 조작을 행한다.1. In the crystal coordinate system, rotate the axis to align <111> with ND[001] of the sample coordinate system.
2. 그 후, 시료 좌표계의 ND[001]축에 대해 각 측정점의 결정 좌표계의 <111>축이 어느 정도 기울어져 있는지를 측정점마다 산출한다.2. Thereafter, how much the <111> axis of the determination coordinate system of each measurement point is inclined with respect to the ND[001] axis of the sample coordinate system is calculated for each measurement point.
3. 각 점의 기울기를 적산 그래프로 표시하고, 세로축: Number fraction이 0.5일 때의 기울기: Alignment를 ΔΦ의 1/2로 한다. 따라서, ΔΦ는 얻어진 값의 2배로 한다.3. Display the slope of each point in an integrated graph, and the vertical axis: slope when the number fraction is 0.5: Alignment is 1/2 of ΔΦ. Therefore, ΔΦ is made twice the obtained value.
(3) c축 배향률(3) c-axis orientation rate
얻어진 기판에 대해 X선 회절 장치(주식회사 리가쿠 RINT2000)로 θ/2θ 측정을 행하고, (200)면의 c축 배향을 측정하여 얻었다. 구체적으로는 c축 배향률(%)=I(200)/∑I(hkl)×100(%)에 의해 구하였다.With respect to the obtained substrate, θ/2θ was measured with an X-ray diffraction apparatus (Rigaku RINT2000, Inc.), and the c-axis orientation of the (200) plane was measured. Specifically, it was calculated by c-axis orientation rate (%) = I (200) / Σ I (hkl) x 100 (%).
결과를 표 1에 나타낸다.Table 1 shows the results.
배향률c axis
Orientation rate
(°)ΔΦ
(°)
실시예 1 및 2의 기판과 비교예 1의 기판은 ΔΦ은 각각 0.3°~0.6° 정도의 차이이지만, 기판의 최표층의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율의 차이는 8% 이상으로 크게 다른 점에서, ΔΦ와 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 비례 관계 등의 직접 대응하는 관계는 없는 것을 알 수 있다. 즉, 단순히 ΔΦ가 작아지면 그에 따라 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 적어지는 것은 아니며, ΔΦ와 벗어나 있는 면적의 비율은 별도의 팩터이다.The substrates of Examples 1 and 2 and the substrate of Comparative Example 1 have a difference in ΔΦ of about 0.3° to 0.6°, respectively, but the ratio of the area in which the crystal orientation of the outermost layer of the substrate deviates by 6° or more from (001)[100] It can be seen that there is no direct corresponding relationship such as a proportional relationship between the ratio of ΔΦ and the area in which the crystal orientation deviates from (001)[100] by 6° or more because the difference is significantly different by 8% or more. That is, if ΔΦ simply decreases, the ratio of the area in which the crystal orientation deviates from (001)[100] by 6° or more does not decrease, and the ratio between ΔΦ and the deviated area is a separate factor.
(실시예 3 및 비교예 2)(Example 3 and Comparative Example 2)
실시예 1 및 비교예 1에서 얻어진 기판 상에 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 중간층(CeO2, YSZ, Y2O3)을 형성시키고, MOD(유기 금속 성막; Metal Organic Deposition)법에 의해 중간층 상에 0.15㎛ 두께의 초전도층(YBCO)을 형성시켜 초전도 선재를 얻었다. 실시예 1의 기판으로부터 얻어진 것을 실시예 3으로 하고, 비교예 1의 기판으로부터 얻어진 것을 비교예 2로 한다. 실시예 3 및 비교예 2의 초전도 선재의 초전도 선재 10mm 폭에서의 임계 전류값(Ic)을 측정하였다. 임계 전류값(Ic)에 대해서는 온도가 77K에서 자기 자기장 중에서 측정을 행하고, 10-6V/cm의 전계가 발생하였을 때의 통전 전류값으로 하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.An intermediate layer (CeO 2 , YSZ, Y 2 O 3 ) was formed on the substrates obtained in Example 1 and Comparative Example 1 by RF magnetron sputtering, and on the intermediate layer by a MOD (organic metal deposition; Metal Organic Deposition) method. A superconducting layer (YBCO) having a thickness of 0.15 μm was formed to obtain a superconducting wire. What was obtained from the substrate of Example 1 was taken as Example 3, and what was obtained from the substrate of Comparative Example 1 was taken as Comparative Example 2. The critical current value (Ic) of the superconducting wires of Example 3 and Comparative Example 2 at a width of 10 mm of the superconducting wire was measured. The critical current value Ic was measured in a magnetic field at a temperature of 77 K, and it was taken as a current value when an electric field of 10 -6 V/cm was generated. The results are shown in Table 2.
(A/cm)Ic
(A/cm)
최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 많은(13.8%) 기판을 이용한 비교예 2의 초전도 선재에 대해, 최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 적은(5.2%) 기판을 이용한 실시예 3의 초전도 선재에서는 초전도 특성의 향상이 인정되었다.For the superconducting wire material of Comparative Example 2 using a substrate having a large percentage of the area (13.8%) in which the crystal orientation of the metal in the outermost layer deviates from (001)[100] by 6° or more, the crystal orientation of the metal in the outermost layer is ( In the superconducting wire material of Example 3 using a substrate having a small ratio of areas deviating from [100] by 6° or more (5.2%), it was recognized that the superconducting properties were improved.
(실시예 4 및 비교예 3)(Example 4 and Comparative Example 3)
실시예 2 및 비교예 1에서 얻어진 기판 상에 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해 중간층(CeO2, YSZ, CeO2)을 형성시키고, PLD(펄스 레이저 증착; Pulse Laser Deposition)법에 의해 중간층 상에 각각 0.7㎛, 1.4㎛, 2.1㎛ 및 2.8㎛ 두께의 초전도층(GdBCO)을 형성시켜 초전도 선재를 얻었다. 실시예 2의 기판으로부터 얻어진 것을 실시예 4-1~4-4로 하고, 비교예 1의 기판으로부터 얻어진 것을 비교예 3-1~3-4로 한다. 실시예 4-1~4-4 및 비교예 3-1~3-4의 초전도 선재의 초전도 선재 10mm 폭에서의 임계 전류값(Ic)을 측정한 결과를 표 3 및 도 3에 나타낸다. 도 3 중, ○는 실시예 4-1~4-4의 초전도 선재의 임계 전류값(Ic)을 나타내고, □는 비교예 3-1~3-4의 초전도 선재의 임계 전류값(Ic)을 나타낸다.On the substrates obtained in Example 2 and Comparative Example 1, intermediate layers (CeO 2 , YSZ, CeO 2 ) were formed by RF magnetron sputtering, and 0.7 on the intermediate layers by PLD (Pulse Laser Deposition) method, respectively. A superconducting layer (GdBCO) having a thickness of µm, 1.4 µm, 2.1 µm and 2.8 µm was formed to obtain a superconducting wire. What was obtained from the substrate of Example 2 was taken as Examples 4-1 to 4-4, and what was obtained from the substrate of Comparative Example 1 was taken as Comparative Examples 3-1 to 3-4. Table 3 and Fig. 3 show the results of measuring the critical current value Ic at a width of 10 mm of the superconducting wire of the superconducting wires of Examples 4-1 to 4-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-4. In FIG. 3, ○ represents the critical current value Ic of the superconducting wires of Examples 4-1 to 4-4, and □ represents the critical current value Ic of the superconducting wires of Comparative Examples 3-1 to 3-4. Show.
(A/cm)Ic
(A/cm)
(㎛)Superconducting layer thickness
(㎛)
표 3 및 도 3으로부터 실시예 4-1~4-4 및 비교예 3-1~3-4의 초전도 선재는 모두 초전도층의 막두께 증가에 동반하여 초전도 특성의 향상이 보이지만, 최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 많은(13.8%) 기판을 이용한 비교예 3-1~3-4에 대해, 최표층의 금속의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 적은(5.7%) 기판을 이용한 실시예 4-1~4-4의 초전도 선재는 어떤 막두께에서도 초전도 특성이 향상되어 있고 높은 임계 전류 밀도를 갖는 것을 나타내었다.From Table 3 and FIG. 3, the superconducting wires of Examples 4-1 to 4-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-4 show an improvement in superconducting properties with an increase in the thickness of the superconducting layer, but the metal of the outermost layer For Comparative Examples 3-1 to 3-4 using substrates with a large percentage of the area (13.8%) in which the crystal orientation of (001)[100] deviates from (001)[100], the crystal orientation of the metal of the outermost layer is (001) ) The superconducting wires of Examples 4-1 to 4-4 using a substrate with a small percentage of the area deviating from [100] by 6° or more (5.7%) have improved superconducting properties and high critical current density at any film thickness. It has been shown to have.
(참고예)(Reference example)
압하율 96~99%로 압연한 다양한 광택도의 구리박을 상자형 열처리로 850℃에서 5분의 조건으로 열처리를 실시하여 구리박을 2축 결정 배향시켰다. EBSD법으로 구리박의 면내 배향도(ΔΦ) 및 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 측정하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.Copper foils of various gloss, rolled with a reduction ratio of 96 to 99%, were subjected to heat treatment at 850°C for 5 minutes in a box-type heat treatment, and the copper foil was biaxially oriented. The ratio of the area in which the in-plane orientation degree (ΔΦ) and the crystal orientation of the copper foil deviated from (001)[100] by 6° or more was measured by the EBSD method. The results are shown in Table 4.
(°)ΔΦ
(°)
(%)c-axis orientation rate
(%)
표 4로부터 광택도가 45 이하인 구리박을 이용함으로써 구리박의 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율을 6% 이하로 하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있었다. 또한, 표 4로부터 ΔΦ와 결정 방위가 (001)[100]에서 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율은 비례 관계 등의 직접 대응하는 관계는 없는 것도 알 수 있다. 특히, ΔΦ의 값이 작아졌음에도 불구하고 6° 이상 벗어나 있는 면적의 비율이 반대로 증가하는 경우를 볼 수 있었다.From Table 4, it was found that the ratio of the area in which the crystal orientation of the copper foil deviates by 6° or more from (001)[100] can be 6% or less by using a copper foil having a gloss of 45 or less. In addition, it can be seen from Table 4 that the ratio of ΔΦ and the area in which the crystal orientation deviates from (001)[100] by 6° or more does not have a direct corresponding relationship such as a proportional relationship. In particular, even though the value of ΔΦ became small, it could be seen that the proportion of the area deviating from 6° or more increased in reverse.
본 명세서에서 인용한 모든 간행물, 특허 및 특허출원을 그대로 참고로 하여 본 명세서에 도입하는 것으로 한다.All publications, patents, and patent applications cited in the present specification are incorporated herein by reference as they are.
Claims (9)
최표층이 구리, 니켈 또는 이들의 합금으로 이루어지는 초전도 선재용 기판.The method according to claim 1 or 2,
A substrate for a superconducting wire in which the outermost layer is made of copper, nickel, or an alloy thereof.
적층 전의 고압연 금속층의, 색차계로 L*, a*, b*를 측정하여 얻어지는 광택도 L값이 45 이하인 초전도 선재용 기판의 제조 방법.The method of claim 5,
A method for producing a substrate for a superconducting wire member having a gloss L value of 45 or less obtained by measuring L*, a*, b* of the high-pressure rolled metal layer before lamination with a color difference meter.
고압연 금속층이 니켈, 구리, 은, 및 알루미늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상 또는 이들의 합금으로부터 선택되는 초전도 선재용 기판의 제조 방법.The method according to any one of claims 4 to 6,
A method for producing a substrate for a superconducting wire in which the high-pressure rolled metal layer is selected from at least one selected from the group consisting of nickel, copper, silver, and aluminum, or an alloy thereof.
고압연 금속층을 200~400℃에서 열처리 후 800~900℃에서 열처리를 행하는 초전도 선재용 기판의 제조 방법.The method according to any one of claims 4 to 6,
A method of manufacturing a substrate for a superconducting wire in which a high-pressure rolled metal layer is heat-treated at 200 to 400°C and then heat treated at 800 to 900°C.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013183031A JP6244142B2 (en) | 2013-09-04 | 2013-09-04 | Superconducting wire substrate, manufacturing method thereof, and superconducting wire |
JPJP-P-2013-183031 | 2013-09-04 | ||
PCT/JP2014/070685 WO2015033727A1 (en) | 2013-09-04 | 2014-08-06 | Superconducting wire material substrate, production method therefor, and superconducting wire material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160051728A KR20160051728A (en) | 2016-05-11 |
KR102188566B1 true KR102188566B1 (en) | 2020-12-08 |
Family
ID=52628210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020167002576A KR102188566B1 (en) | 2013-09-04 | 2014-08-06 | Superconducting wire material substrate, production method therefor, and superconducting wire material |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10115501B2 (en) |
EP (1) | EP3043359B1 (en) |
JP (1) | JP6244142B2 (en) |
KR (1) | KR102188566B1 (en) |
WO (1) | WO2015033727A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6442020B1 (en) * | 2017-10-12 | 2018-12-19 | 福田金属箔粉工業株式会社 | Hard rolled copper foil and method for producing the hard rolled copper foil |
WO2019187767A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 古河電気工業株式会社 | Insulating substrate and method for manufacturing same |
WO2020087069A2 (en) * | 2018-10-26 | 2020-04-30 | University Of Houston System | Round superconductor wires |
JP6707164B1 (en) * | 2019-03-29 | 2020-06-10 | 株式会社フジクラ | Superconducting wire connection structure and superconducting wire |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010192349A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Chubu Electric Power Co Inc | Superconductiing wire rod |
WO2011007527A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | 東洋鋼鈑株式会社 | Metal laminated substrate for use as an oxide superconducting wire material, and manufacturing method therefor |
US20120040840A1 (en) | 2008-11-12 | 2012-02-16 | Hironao Okayama | Method for producing metal laminated substrate for oxide superconducting wire, and oxide superconducting wire using the substrate |
JP2013136807A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Rolled copper foil for use in forming superconductive film |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03275504A (en) | 1990-03-23 | 1991-12-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Oxide superconductor thin film and its production |
US6451450B1 (en) * | 1995-04-10 | 2002-09-17 | Ut-Battelle, Llc | Method of depositing a protective layer over a biaxially textured alloy substrate and composition therefrom |
US6428635B1 (en) * | 1997-10-01 | 2002-08-06 | American Superconductor Corporation | Substrates for superconductors |
KR100691061B1 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-09 | 엘에스전선 주식회사 | Substrate for superconducting wire and fabrication method thereof and superconducting wire |
JP4690246B2 (en) * | 2006-05-19 | 2011-06-01 | 住友電気工業株式会社 | Superconducting thin film material and manufacturing method thereof |
JP5074083B2 (en) * | 2007-04-17 | 2012-11-14 | 中部電力株式会社 | Clad-oriented metal substrate for epitaxial thin film formation and manufacturing method thereof |
JP5362459B2 (en) | 2009-06-23 | 2013-12-11 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Freezing layer generator |
DE102010038656A1 (en) * | 2010-07-29 | 2012-02-02 | THEVA DüNNSCHICHTTECHNIK GMBH | High-temperature superconductor strip conductor with high critical current carrying capacity |
JP2013183031A (en) | 2012-03-02 | 2013-09-12 | Toshiba Corp | Inductor device |
-
2013
- 2013-09-04 JP JP2013183031A patent/JP6244142B2/en active Active
-
2014
- 2014-08-06 EP EP14842998.8A patent/EP3043359B1/en active Active
- 2014-08-06 WO PCT/JP2014/070685 patent/WO2015033727A1/en active Application Filing
- 2014-08-06 US US14/916,305 patent/US10115501B2/en active Active
- 2014-08-06 KR KR1020167002576A patent/KR102188566B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120040840A1 (en) | 2008-11-12 | 2012-02-16 | Hironao Okayama | Method for producing metal laminated substrate for oxide superconducting wire, and oxide superconducting wire using the substrate |
JP2010192349A (en) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Chubu Electric Power Co Inc | Superconductiing wire rod |
WO2011007527A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | 東洋鋼鈑株式会社 | Metal laminated substrate for use as an oxide superconducting wire material, and manufacturing method therefor |
JP2013136807A (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | Rolled copper foil for use in forming superconductive film |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10115501B2 (en) | 2018-10-30 |
JP6244142B2 (en) | 2017-12-06 |
KR20160051728A (en) | 2016-05-11 |
US20160217890A1 (en) | 2016-07-28 |
EP3043359A1 (en) | 2016-07-13 |
EP3043359A4 (en) | 2017-04-26 |
WO2015033727A1 (en) | 2015-03-12 |
JP2015050147A (en) | 2015-03-16 |
EP3043359B1 (en) | 2019-12-04 |
CN105518808A (en) | 2016-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101834356B1 (en) | Substrate for superconducting compound | |
JP5723773B2 (en) | Method for manufacturing metal laminated substrate for oxide superconducting wire | |
KR102403087B1 (en) | Superconducting wire material substrate and method for manufacturing same, and superconducting wire material | |
KR102188566B1 (en) | Superconducting wire material substrate, production method therefor, and superconducting wire material | |
JP6530713B2 (en) | Method of forming oxide layer, laminated substrate for epitaxial growth, and method of manufacturing the same | |
JP6666656B2 (en) | RF magnetron sputtering equipment | |
JP6666655B2 (en) | Manufacturing method of laminated substrate for epitaxial growth | |
JP6948621B2 (en) | Epitaxial growth substrate and its manufacturing method | |
JP5918920B2 (en) | Superconducting compound substrate and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |